PLC在自動剪板機的工作

1、 PLC在自動剪板機的應用摘要：自動切割機(亦稱剪板機)在金屬板材加工系統(tǒng)中有著不可或缺的地位，板料的長度檢測、進料方式、走動位置以及其它調(diào)控等等，這些工藝流程要按照特定的、合理的節(jié)奏保證高精度作業(yè)，且形態(tài)各異、材料有別的板材對動作流程、作業(yè)先后、預定位置等均有不同需求，傳統(tǒng)的控制柜等對此較難達到要求。針對于此，筆者在聯(lián)系設備的相關性能因素、價格因素、顯示因素、外觀因素以及靈活度等因素之后，中和其優(yōu)點，綜合設計出了使用一種全自動剪板機的控制系統(tǒng)。在本文中，筆者對其方案設計、控制原理、設計方法的理論依據(jù)均做了詳盡說明，并且繪制出了相關程序圖、梯形圖以及PLC的電路控制圖，全方位地解決了生產(chǎn)活動P

2、LC在自動剪板機中應用問題。關鍵詞：全自動剪板機；梯形圖；可編程控制器 PLC第一章 PLC簡述與電氣控制在以往的控制器中，其主要通過繼電器-接觸器這種方式進行控制。此種控制方法不僅系統(tǒng)內(nèi)部復雜，而且接線與端口繁多，直接導致了系統(tǒng)的可靠性難以保持在較高水平，同時也使得機器的工作效率有所降低。因此，本文敘述的可編程控硬件制器對改進傳統(tǒng)控制方法、改善設備穩(wěn)定性、提高設備工作效率有著極大的現(xiàn)實意義。其將計算機編程技術、自動化技術以及通訊技術三者有機結合，成為一種自動的程控設備。此種控制器包含了開關量信號的控制邏輯、與其它相關設備智能通訊技術，具有很大的技術含量。綜上，PLC應用于此中控制，必然能實現(xiàn)

3、操作簡、作業(yè)精、運行好、工藝高的生產(chǎn)預期。眾所周知，自動化的技術領域中，PLC(Programmable Logic Controller)作為通用的邏輯控制器，是一種自動化的核心設備。據(jù)筆者統(tǒng)計，全球有兩百家以上的廠家生產(chǎn)此種設備，并產(chǎn)生了三百余個品種的產(chǎn)品，在交通（23%）、糧油業(yè)（16.4%）、生化制藥（14.6%）、采礦（11.5%）、工業(yè)造紙（11.3%）等行業(yè)均有應用。下面，筆者對其發(fā)展歷史、基本框架、應用現(xiàn)狀等進行基本的簡介。1.1 PLC的發(fā)展歷程數(shù)量龐大的開關量控制，對于工業(yè)生產(chǎn)而言具有十分重要的作用，當其按照設置好的程序邏輯開始運作時，將能充分發(fā)揮其自我保護作用以及數(shù)據(jù)的搜

4、集、傳輸、保持作用。在以往，上述效果的實現(xiàn)主要依賴于氣動技術與電氣控制技術。1968年開始，通用汽車公司通過技術革新，提出了取代繼電器控制的先進設想；翌年，美國數(shù)字公司就開發(fā)出了通過集成電路的數(shù)控裝置，告別了以往的純電氣控制。這種裝置系首次在電控中使用數(shù)字化、程序化的控制手段，在此基礎上誕生了世界上第一代可編程控制器（英文簡稱PC）。在個人電腦（亦稱PC）普及開來之后，人們?yōu)榱藢ζ溆兴鶇^(qū)別，反映上述的控制器的效能，因而將其重新命名為Programmable Logic Controller，簡稱PLC，不過有時候仍然將PLC稱PC。PLC具備許多優(yōu)點，如通用性強、便捷性高、

5、應用方向多、穩(wěn)定度好、能抗干擾等，因而其在自動化技術領域中顯得特別重要，筆者斷言，在將來相當長的一段時間內(nèi)，PLC的地位無可動搖。1.2 PLC的構成根據(jù)結構來劃分，PLC主要由以下兩種：固定式；模塊式。在這之中，固定式的PLC應當具有CPU版、開關裝置、顯示器、存儲器以及電源等等，諸多構件相互作用、組合成了一個可以實現(xiàn)自動化控制程序的整體。模塊式的PLC與固定式的主要區(qū)別是其具備重組和改裝的可能，并多了背板以及機架。 1.2.1 CPU的構成CPU之于PLC，無異于中樞神經(jīng)之于大腦。如同每個大腦都有中樞神經(jīng)一樣，每套PLC也擁有至少一個的CPU。CPU在PLC中發(fā)揮的作用為按PLC給定的程序

6、和功能對使用者的程序、數(shù)據(jù)等進行收集、接受、儲存，并利用一定方式記錄相關裝置的狀態(tài)、數(shù)據(jù)等，并對此進行數(shù)據(jù)保存。此外，CPU還可以根據(jù)編寫的程序對電源、電路等的工作狀態(tài)進行語法勘驗，發(fā)現(xiàn)并控制其舛錯。當其開始運行后，使用者的存儲器數(shù)據(jù)源將被逐次讀取，經(jīng)過分析后方可產(chǎn)生對應信息并調(diào)控相關電路。CPU一般包含運算器、存儲器、控制器這三大基本元素，這三者依靠相互關聯(lián)的總線進行數(shù)據(jù)傳遞、信息共享。一個CPU單元往往還有外圍芯片、相關接口和電路等，而內(nèi)存的作用則為記錄并保存相關數(shù)據(jù)，不啻為PLC中的核心部件。存儲器一般是用于保存系統(tǒng)和用戶程序、相關工作數(shù)據(jù)等。而PLC常用的存儲類型較多，分別為RAM 、

7、ROM、 EPROM、 EEPROM。內(nèi)部處理通信操作輸入處理程序執(zhí)行輸出處理運 行停止停止圖2 PLC的工作原理:PLC的工作方式通常是進行全方位的循環(huán)掃描，在其中，使用者的程序將會依照特定的規(guī)律先后存放，讀取也按照其存放順序進行，從首條指令開始、結束符出現(xiàn)而又終止至首條指令，不斷循環(huán)，其掃描的過程如圖2：1.2.2 I/O模塊PLC和電路之間的接口是由輸入/輸出部分（I / O）來維持的。I/O模塊集成了PLC中 I/O電路，它的輸入寄存器反映了輸入信號的狀態(tài)，而輸出點反映了輸出鎖存的狀態(tài)。輸入模塊將電信號轉換為數(shù)字信號到PLC系統(tǒng)，而輸出模塊與之相反。I/0分為開關量輸入（DI、DO），

8、模擬輸入（AI、AO）等類型的模塊。1.2.2 電源模塊PLC電源為PLC模塊的集成電路進行工作電源的提供。此外，其也為部分輸入電路提供24V電源。電源輸入類型如下：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（24VDC）。1.2.3 底板或機架 通常情況下，模塊式的PLC往往廣泛使用底板以及機架，以此來達到各個模塊之間能相互實時聯(lián)系的效果，并且能通過CPU鏈接的所有模塊。另一方面，各個模塊之間的連接構成了一個活動的整體。1.2.4 PLC系統(tǒng)的其它設備1).編程設備：編程器是PLC開發(fā)和正常運轉的核心設備。作為一種必不可少的存在，編程器一般不會直接進入到現(xiàn)場控制的操作流程中，而是以PL

9、C作為制定的媒介，間接地對相關系統(tǒng)進行檢測、調(diào)控，有時候，PLC直接由計算機充當。2).人機界面：人機交互界面最為基礎的是指示燈以及相關按鈕，經(jīng)過長足發(fā)展，液晶屏等人機交互界面已經(jīng)被廣泛應用，而計算機參與的人機互動也越來越多。3).輸入輸出設備：可永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器等。1.2.5 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依賴于發(fā)達的工業(yè)網(wǎng)絡技術，其能搜集、轉換、傳輸相關生產(chǎn)數(shù)據(jù)，因而其重要性越發(fā)凸顯。甚至，“網(wǎng)絡即為控制器”的論點也有所傳播。PLC一般也具備訊通功能，PLC之間、PLC與上位設備之間、智能設備之間均能夠高效地傳送、交流相關信息，進而成為有機整體，對各個程

10、序的把控進一步加強。PLC大都有RS-232接口以及其他相關接口，但其通訊功能還不具備互相操作性。 圖3 總體設計方案簡圖筆者依據(jù)高精度剪裁板材的工作需求，聯(lián)系自動化有關理論和實踐經(jīng)驗，在本方案的設計中使用了PLC用以控制全自動剪板機，其主體設想如圖3：第二章 自動剪板機工藝剪板機應用于金屬切割、板材切削的時候，出于對安全性的考量，要在注意其剪切效能的同時，也要考慮其材料、功率、產(chǎn)率等因素。工作對象不一樣，剪板機的分類也不一樣。比如板材的長度、寬厚、類別等，均對剪板機的要求不同，因而剪板機工作方式也就不一樣。一般而言，常見于電動龍門剪床的結構有：閘式、擺式，其中閘式也叫做擺滑塊式。閘式剪板機采

11、用驅動系統(tǒng)控制運動刀片移動到一定位置，使動刀片在整個行程中幾乎與固定刀片平行。為了保持刀架相互移動過程中橫梁的正確位置，需要采用滑塊導向系統(tǒng)。擺動剪切機的驅動系統(tǒng)作用之一也是用來控制運動刀片，使活動刀片連接到滾子軸承。該結構在剪切過程中不再需要使用凹形導桿或滑道來保持刀片的正確姿態(tài)。剪切角（動刀片固定時定刀片的角度）是決定切口質量至關重要的因素。一般來說，剪切角越小，切口的質量就越好。如果剪板機后面的零件部分較短（小于4(1.22m)），可能會有一些問題，如彎曲、扭轉和拱起等。通常剪切角小的剪切機需要更多的動力。剪板機依靠特定的標準件，可以增加生產(chǎn)率選購件進而提高合格產(chǎn)量。提高勞動生產(chǎn)率的辦法

12、，可以以多種方式達到：節(jié)省人力，提高物流效率，保持精度高標準、提升切口質量，避免二次操作，但最重要的，是要提高其安全性。2.1 系統(tǒng)的控制要求依照剪板機的使用特點,筆者對控制系統(tǒng)要求如下:1配電后，檢測各工作機構的狀態(tài)，并使得工作機構處于初始位置。2進料、送料機構均由控制系統(tǒng)控制，可以自動送料到位。3設置剪切的大小，使用伺服電機控制齒輪以確保剪切尺寸的準確位置，其固定值的大小可設置為循環(huán)地變化。4壓縮和剪切，板材的長度要達到合理值，主電機由壓力給料機和刀具驅動，先壓緊板材再切割。5進料小車操作，包括卸載、自動返回。6剪切片尺寸設定，自動計數(shù)和每個車輛號碼設定材料。7實現(xiàn)停電保護系統(tǒng)。8可實現(xiàn)加

13、工過程的自動控制、參數(shù)的顯示、系統(tǒng)測試。9確保鈑金加工精度、加工效率和安全可靠性。10優(yōu)良的人機交互界面。2.2 剪板機結構原理如上文所述，自動剪板機能加工各式各樣的板材，它的主要結構原理如圖1： 圖1 自動剪板機結構原理圖2.2.1 控制系統(tǒng)的結構該系統(tǒng)有7個限位開關，用于監(jiān)控和調(diào)整整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，這其中，被剪板料是否運送到位由SQ1勘核，SQ2、SQ3分別勘核B壓塊，檢查壓力板是否緊壓已經(jīng)到位的板材；而SQ4則檢測A的工作狀態(tài)；SQ7表示為光電接近開關，檢測板材是否切裝車；SQ5檢測料車是否到位；SQ6料車有無載重。用于送料的E、B塊、剪切刀A和料車，分別由四臺電機驅動。當系統(tǒng)靜止時，限位開關SQ2、SQ3和SQ4的壓塊和切刀將會斷開，SQ7、SQ1亦然。2.2.2 工作原理當剪切機系統(tǒng)開始正常運行的時候，應在啟動的時候輸入關于板料材質、尺寸、數(shù)量等信息，隨后才摁下代表運行的指定按鈕。1首先檢查限位開關SQ6的狀況，如果車是空的則系統(tǒng)開始工作；料車運行時限位開關SQ5關閉?？科脚_。2啟動進給機構E，驅動盤C向右側移動。當板材